2018版高中物理 第2章 楞次定律和自感现象 2.3自感现象的应用学案 鲁科版选修3-2.docx

第4讲自感现象的应用目标定位1.知道日光灯的组成和电路图.2.知道日光灯的主要元件及作用.3.知道感应圈是利用自感现象由低压直流电源获得高电压的一、日光灯与镇流器构造、作用元件名称构造原理、作用启动器电容器、动触片、静触片启动时将电路瞬时接通后断开灯管灯管、灯丝、氩和汞蒸气高压将管内气体击穿，释放电子与汞原子碰撞发出紫外线使荧光物质发光镇流器自感系数大的线圈启动时形成瞬时高压，工作时降压限流二、感应圈1工作原理利用自感现象用低压直流电源来获得高电压2结构主要由直接绕在铁芯上的初级线圈和两端接在放电器上的次级线圈构成3用途在物理、化学实验室里可以做小功率高压电源，在汽车、煤气灶点火装置中产生高压电火花完成点火工作三、自感的其他应用及危害1其他应用在广播电台和电视台的无线电设备中，用自感线圈和电容器组成振荡电路来发射电磁波；在收音机和电视机中，同样也用振荡电路来接收电磁波另外电焊机也利用了自感现象，使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花，使工件局部熔化2危害在电路中，开关断开时产生电弧火花，烧坏开关或造成安全隐患.一、日光灯的发光原理图11构造日光灯的电路如图1所示，由日光灯管、镇流器、开关等组成2启动前管内气体未导通，启动器动触片与静触片处于分离状态3日光灯的启动当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两电极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长与静触片接触，从而接通电路，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过；电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，流过镇流器的电流迅速减小，镇流器线圈中会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，与电源电压一起形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光启动器相当于一个自动开关日光灯正常工作后处于断开状态，启动器损坏的情况下可将连接启动器的两个线头作一个短暂接触也可把日光灯启动启动时电流流经途径是镇流器、启动器、灯丝，启动后电流流经途径是镇流器、灯丝、日光灯管图24日光灯正常工作时镇流器的作用由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向；当交流电的大小减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小，自感电动势与原电压同向可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，正常工作时镇流器就起着降压、限流的作用例1如图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是()答案A解析根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管气体导电，选项D错误针对训练如图3是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯的发光情况，下列叙述中正确的是()图3A只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光B把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光CS3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光答案C解析A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点亮，A错误；B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点亮，B错误；C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点亮而正常发光，C正确；D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短接，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220V，灯管将被烧坏，D错误例2启动器是由电容和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法中正确的是()A当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致U形动触片受热膨胀B当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过C电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过D当电路通电后，两个触片冷却，两个触片重新分离答案ABD解析依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触把电路接通电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开二、感应圈的工作原理如图4是感应圈的原理图，闭合开关K，低压直流电源接通开关K和弹簧片DK与初级线圈L1构成回路此时，铁芯被磁化，吸引弹簧片DK，使L1断路，瞬时无电流通过，铁芯失磁，弹簧片DK返回，L1回路再度接通在这样的反复过程中，L1中产生变化的电流在通、断的瞬间，由于初级线圈中的电流迅速变化，L1的自感电动势会猛增至数百伏次级线圈L2的线圈匝数约为L1的100倍，于是在次级线圈L2的两端感应出数万伏的高压图4例3关于感应圈下列说法不正确的是()A感应圈是利用自感现象来获得高压电的装置B在工程中，感应圈可作为大功率高压电源使用C煤气灶电子点火装置，是利用感应圈产生高压电火花来完成的D感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及放电器等答案B解析感应圈是利用自感现象，通过低压直流电源来获得高电压的装置，A正确；受直流电源提供电功率的限制，感应圈不能作为大功率高压电源使用，B不正确；感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和放电器等，D正确；煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高压电火花来完成的，C正确.日光灯的发光原理1关于日光灯电路的连接，下列说法正确的是()A启动器与灯管并联 B镇流器与灯管串联C启动器与镇流器并联 D启动器相当于开关答案ABD解析根据日光灯工作原理知，启动器与灯管并联、镇流器与灯管串联，启动器的动触片和静触片短暂接通后断开，镇流器向灯管提供瞬时高压所以，启动器仅起到了开关作用，A、B、D对，C错2在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是()A日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用B镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用C日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗答案BC解析日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如下图所示：在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬间高压工作后，电流由灯管经镇流器，不再流过启动器，故启动后启动器不再工作，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.感应圈的工作原理3下列说法正确的是()A感应圈的工作原理是电磁感应现象B日光灯和白炽灯一样，都可接在直流电路中正常工作C感应圈中的两个线圈的匝数一样多D一个标有“220V,40W”的日光灯管，用欧姆表测灯管两端，读数约为1210答案A4下列装置中没有利用感应圈的是()A煤气灶电子点火装置B汽车发动机点火装置C物理、化学实验中的小功率高压电源D自动设备中的延时继电器答案D解析煤气灶电子点火装置，汽车发电机点火装置都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的，物理、化学实验中的小功率电源是利用感应圈通过低压直流电源获得高电压，A、B、C正确；延时继电器是利用线圈的电磁感应来正常工作的，没有用到感应圈，D错误